淺析預(yù)混合飼料廠的電氣自動(dòng)化控制

劉凱

【摘 要】隨著電子技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)配料輸送自動(dòng)控制系統(tǒng)在預(yù)混合飼料廠生產(chǎn)當(dāng)中有很廣泛的應(yīng)用。它具有功能全面，靈活性強(qiáng)，性價(jià)比高等特點(diǎn)，受到連續(xù)配料系統(tǒng)集成商和用戶的歡迎。飼料生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)是精細(xì)化工廠生產(chǎn)工藝過程中一道非常重要的工序，其中的配料工序質(zhì)量對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量舉足輕重。

自動(dòng)配料控制過程是一個(gè)多輸入、多輸出系統(tǒng)，各條配料輸送生產(chǎn)線嚴(yán)格地協(xié)調(diào)控制，對(duì)料位、流量及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)。本文依據(jù)飼料生產(chǎn)配料系統(tǒng)的工藝流程介紹了流量控制方式和飼料生產(chǎn)配料系統(tǒng)控制過程。

【關(guān)鍵詞】預(yù)混合飼料廠；電氣自動(dòng)化；控制

隨著國內(nèi)飼料企業(yè)對(duì)生產(chǎn)要求的日益提高，需要充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的最新發(fā)展，構(gòu)建基于PLC的飼料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)過程控制系統(tǒng)，并成為同類企業(yè)首選的技術(shù)方案。同時(shí)隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)逐漸滲透到飼料加工工業(yè)，使得飼料加工及生產(chǎn)的自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)也逐漸發(fā)生了巨大的變化，迫切需要在現(xiàn)場(chǎng)控制管理的基礎(chǔ)上，從企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃、銷售角度進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，這種市場(chǎng)需求的變化也必將對(duì)飼料生產(chǎn)自動(dòng)化產(chǎn)生重大影響。有鑒于此，研制一種適合我國國情、滿足飼料加工現(xiàn)代化管理要求的智能化監(jiān)控系統(tǒng)勢(shì)在必行。

一、預(yù)混合飼料廠的飼料生產(chǎn)系統(tǒng)概述

飼料生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是對(duì)飼料生產(chǎn)及加工過程中的各類碎玉米、配料、微量元素等粉粒或液體物料進(jìn)行單秤稱重并按所選配方進(jìn)行混合攪拌，制成滿足一定要求，具有較高營養(yǎng)的飼料成品的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的自動(dòng)化系統(tǒng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。目前我國大部分飼料生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程主要包含如下幾個(gè)核心部分：給料部分、稱量部分、配料控制部分。

（一）給料部分

給料部分是從原料倉（或儲(chǔ)罐）向稱重設(shè)備中加料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定好的序號(hào)控制原料倉（用于儲(chǔ)存各種飼料生產(chǎn)所需的原料，如：棉柏、豆柏、魚粉等）全速下料。根據(jù)飼料生產(chǎn)所需原料的不同特性，需要分別選用不同的給料設(shè)備。

（二）稱量部分

在進(jìn)行飼料生產(chǎn)的同時(shí)，需要判斷飼料生產(chǎn)所需要的所有原料是否下料結(jié)束，一般通過采集電子秤的重量，將重量模擬電壓信息送往電子稱，用來采集重量信號(hào)來判斷是否到達(dá)提前量。在飼料生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)效率與準(zhǔn)確度往往采用雙配料倉，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有多少配料倉則需要安裝相應(yīng)的電子秤。

（三）控制系統(tǒng)

飼料生產(chǎn)控制系統(tǒng)由稱量?jī)x表、上位工控機(jī)、可編程控制器及其他控制器件等組成。為了實(shí)現(xiàn)飼料生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程控制，則需要配置遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，銷售計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，管理計(jì)算機(jī)，地磅電子秤等。

二、飼料生產(chǎn)自動(dòng)化控制的給料方式選擇

目前，在飼料生產(chǎn)及加工領(lǐng)域，其中飼料生產(chǎn)配料廣泛采用的給料系統(tǒng)一般有以下幾種：電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)、螺旋給料系統(tǒng)、料門給料系統(tǒng)、電磁閥給料系統(tǒng)等。除了上述四種方式外，還有一些場(chǎng)合可以采用傳送帶、刮板、真空抽吸、震動(dòng)給料等給料方式。其中應(yīng)用較為廣泛的分別是電磁振動(dòng)給料機(jī)和螺旋給料機(jī)。電磁振動(dòng)給料機(jī)運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)學(xué)的共振原理使得飼料生產(chǎn)中所需要的混合料在低臨界近共振狀態(tài)下工作，在給料過程中，物料在料槽中被連續(xù)拋起， 并按拋物線軌跡向前作跳躍運(yùn)動(dòng)，這種給料方式因?yàn)椴恍枰D(zhuǎn)動(dòng)部件，同時(shí)對(duì)料槽的磨損較小，具有耗電少、體積小、重量輕、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但遺憾的是該種給料方式對(duì)安裝要求較高，并且現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試?yán)щy，調(diào)整不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生噪聲且運(yùn)行不好。

螺旋給料機(jī)方式與電磁振動(dòng)給料機(jī)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)給料均勻的特點(diǎn)，并且不容易受外界影響。飼料所需混料由旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片在螺旋管體內(nèi)連續(xù)推進(jìn)送料，在重力作用下進(jìn)入攪拌器，使得系統(tǒng)機(jī)械振動(dòng)較小，能夠保持?jǐn)嚢鑲}運(yùn)行平穩(wěn)，并且對(duì)稱量的干擾相對(duì)較小，能夠很好的避免飼料攪拌過程中飼料原材料分層或者攪拌不均的缺陷。但螺旋給料機(jī)上安裝有電動(dòng)機(jī)和減速器，重量大，效率較低。對(duì)于液體物料，一般采用閥門控制給料量。

三、飼料生產(chǎn)自動(dòng)化控制的稱重方式選擇

在飼料生產(chǎn)的配料過程中，包括原料的儲(chǔ)存、輸送、稱重配料、除塵、物料混合等多種設(shè)備，涉及粉粒狀固體散料、液體等多種物料。根據(jù)飼料生產(chǎn)工藝要求，常用稱量方式有進(jìn)料式稱量和卸料式稱量2種，具有單斗單料、單斗多料、多斗多料等多種工作模式。其中進(jìn)料式稱量又可分為零位法和增量法等稱重方式，零位法指的是料倉開始從空位給料，直到料倉滿足給定要求，即停止加料，然后打開料倉放料直到空位，再重新稱重。增量法指的是稱量料斗接收、稱量好飼料后， 在未放空料倉的情況下就開始加料，系統(tǒng)自動(dòng)將電子秤內(nèi)部計(jì)數(shù)值清零。很明顯，采用零位法的稱量方式其精度相對(duì)增量法更為精確。

采用進(jìn)料式方法進(jìn)行物料稱量時(shí)，需要注意給料落差的計(jì)算，即當(dāng)給料設(shè)備停止給料后，部分物料尚未進(jìn)入攪拌倉的余料。考慮到落差余量對(duì)最終配料成份的影響，在實(shí)際配料稱量計(jì)算時(shí)其給料設(shè)定值應(yīng)為要配制的物料標(biāo)準(zhǔn)重量減去落差值。在實(shí)際的給料控制模式中，一般采用雙速給料的方法，首先根據(jù)給料設(shè)定值，快速放料，當(dāng)放料量接近設(shè)定值的90%左右，則減少閘門放料量，采取慢速給料，這種控制方式能夠在保證放料速度的同時(shí)增加稱量精度。卸料式稱量方式則與給料式過程相反，即先在料斗內(nèi)預(yù)先裝入多于配方要求的物料，然后開啟放料進(jìn)行稱量，通過稱量落下的物料重量便能夠獲取飼料生產(chǎn)所需配料的重量。采用減量法稱量可以直接將傳感器安裝在料倉上，通過傳感器檢測(cè)料倉中物料總重量減少的參數(shù)值計(jì)算飼料生產(chǎn)的實(shí)際配料量，但該方法稱量精度較低，因而在實(shí)際的配料控制過程中較少采用。同理，為了實(shí)現(xiàn)和增量法同樣的效率和控制精度，減量法也采取雙速卸料，在快速卸料量達(dá)到給定值的90%左右開始變?yōu)槁傩读稀?/p>

四、飼料生產(chǎn)自動(dòng)化控制的飼料生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)

在目前大部分飼料加工企業(yè)，建立的飼料生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)主要有如下幾種：

（1）采用固定式單組份料斗秤的結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)配料成本較高，其基本特征就是每個(gè)放料倉對(duì)應(yīng)1臺(tái)電子稱重裝置——料斗秤，各組份原料在稱量后由溜槽、集料帶或集料小車收集并進(jìn)入攪拌倉進(jìn)行后續(xù)加工工序。

（2）采用固定式多組份料斗秤的結(jié)構(gòu)：該稱量結(jié)構(gòu)類似固定式料斗秤結(jié)構(gòu)，只不過該結(jié)構(gòu)為了節(jié)省電子稱量裝置，采用固定幾個(gè)料倉對(duì)應(yīng)l臺(tái)電子料斗秤，各組份原料通過皮帶傳送裝置混合在同一臺(tái)料斗秤內(nèi)累加稱量后再由集料帶或集料小車收集進(jìn)入攪拌倉進(jìn)行后續(xù)工序，該結(jié)構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)多種配料的精確控制。

（3）采用移動(dòng)式料斗秤的結(jié)構(gòu)：裝有各類飼料原料的集料小車根據(jù)自身攜帶的稱量裝置對(duì)配料量進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)配料給定值進(jìn)行飼料原材料配量的累加式稱量，該方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類飼料原材料放料的精確控制，采用這種方式進(jìn)行配料需要集料小車有很好的定位精度，自然增加了配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度和成本。

（4）采用稱重帶式輸送機(jī)式的多組份秤的結(jié)構(gòu)：料倉的出料機(jī)構(gòu)就是多組份秤的給料機(jī)構(gòu)，各種物料在移動(dòng)的配料帶上由皮帶秤進(jìn)行累加稱重。

對(duì)于以上這幾種結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)線，采用固定式單組份料斗秤的結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)線的配料精度最高，但由于每種物料都要有一臺(tái)稱量?jī)x表和一套傳感器，因而成本也最高。飼料生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的配料控制模塊由稱量?jī)x表、上位工控機(jī)、可編程控制器及其他控制器件等組成。典型的配料控制系統(tǒng)在一些比較簡(jiǎn)單的稱重配料系統(tǒng)中， 也可以采用工業(yè)計(jì)算機(jī)（IPC）加數(shù)據(jù)采集板卡的形式進(jìn)行配料的控制。

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